Сопромат
Электротехника
Курсовая
Типовой
Фото
Энергетика
Геометрия
Физика

Лекции

Математика
Искусство
Контрольная

Курс

Примеры
Архитектура
На главную

Учебник физики Примеры решения задач и лабораторных работ

Параллельное соединение проводников.

(Начала всех проводников соединены в одной точке, а концы - в другой)

При параллельном соединении проводников:

Доказательство:

.

§50. Работа электрического тока.

Из §39: , следовательно .

Из §37: , следовательно .

Работа тока на участке цепи равна произведению напряжения на его концах на силу тока в нем и на время, в течении которого совершалась работа.

Мощность электрического тока.

Мощность численно равна работе, совершенной в единицу времени, следовательно:

Мощность электрического тока на участке цепи равна произведению напряжения на его концах на силу тока в нем.

[Вт]

Единицы работы электрического тока, применяемые в практике.

Ватт-час: 1Вт´ч = 3 600 Дж

Гектоватт-час: 1 гВт´ч = 100 Вт´ч = 360 000 Дж

Киловатт-час:  1 кВт´ч = 1 000 Вт´ч = 3 600 000 Дж


Нагревание проводников электрическим током. Закон Джоуля-Ленца.

Опыт: Проводники нагреваются при протекании по ним электрического тока.

Объяснение: Электроны, двигаясь направленно, сталкиваются с ионами кристаллической решетки и часть своей энергии отдают ей: ионы начинают двигаться быстрее - а это и есть нагревание.

Из закона сохранения энергии (энергия не исчезает и не создается, а лишь переходит из одной формы в другую) следует:

, это и есть закон Джоуля-Ленца:

Количество теплоты, выделяемого проводником с током, равно произведению квадрата силы тока в нем на его сопротивление и на время, в течение которого ток протекал по проводнику.

Лампа накаливания. Электронагревательные приборы.

Лампа накаливания.

Спираль разогревается электрическим током до температуры белого каления (» 3 000°С), но не плавится, так как температура плавления вольфрама 3 387°С и не окисляется, так как в баллоне нет кислорода. Азотом баллон заполняется, чтобы при его разрушении не было «взрыва».

Основная деталь любого нагревательного прибора - нагревательный элемент - проводник из вещества с большим удельным сопротивлением (для уменьшения размеров), способный выдерживать температуру » 1000°С (например, нихром - сплав никеля, железа, хрома и марганца, r = 1,1 (Ом´мм2)/м ).

§55. Короткое замыкание. Предохранители.

Для каждого проводника существует критический ток, при котором выделяется количество теплоты, достаточное для нарушения изоляции или разрушения проводника.

Причины нарастания тока в цепи:

параллельное включение большого числа потребителей;

«короткое замыкание» - соединение концов участка цепи проводником, сопротивление которого много меньше сопротивления самого участка.

Предохранитель - устройство для быстрого отключения цепи, в которой возник ток выше критического.

Однородный медный диск (рис.5.4) радиусом R=5 см помещен в магнитное поле с индукцией B=0,2 Тл так, что плоскость диска перпендикулярна к направлению магнитного поля. По цепи аbа может идти ток (а и b — скользящие контакты). Диск вращается с частотой n=3 с-1. Найти ЭДС  такого генератора. Указать направление электрического тока, если магнитное поле направлено от нас к чертежу, а диск вращается против часовой стрелки.

Решение. ЭДС индукции, создающая ток вдоль радиуса диска:

,

где dS - поверхность, описываемая радиусом диска за время dt.

Так как за единицу времени радиус диска описывает поверхность pR2/T, где T - время одного оборота, то

, где .

Учитывая это, получаем

||.

Вычисляем:

В.

По правилу Ленца индукционный ток должен быть направлен так, чтобы своим магнитным полем противодействовать причине, его вызвавшей. Это противодействие осуществляется силой Ампера FA, которая стремится затормозить диск, т.е. направлена так, как показано на рис. 5.4. Используя правило левой руки, заключаем, что ток направлен вниз по диску от края к центру.

9.(В.11.102). Горизонтальный стержень длиной l=1 м вращается вокруг вертикальной оси, проходящей через один из его концов. Ось вращения параллельна магнитному полю, индукция которого B=50 мкТл. При какой частоте вращения n стержня разность потенциалов на концах этого стержня U=1мВ?

Решение. В задаче 4 этого занятия для аналогичного случая мы получили

.

Так как = U, а w=2pn, то

.

Отсюда

.

Вычисляем:

с-1.

10.(В.11.103). На соленоид длиной l=20 см и площадью поперечного сечения S=30 см2 надет проволочный виток. Обмотка соленоида имеет N=320 витков, по нему идет ток I=3 А. Какая средняя ЭДС ср индуцируется в надетом на соленоид витке, когда ток в соленоиде выключается в течение времени t=1 мс?

Решение. По аналогии с задачей 5 можно записать:

ср.

Индукция магнитного поля в соленоиде

 .

Подставив последнее выражение в предыдущее, получим

ср.

Вычисляем:

ср В.


Справочник

Энергосбережение
Информатика
Расчет электроцепи
Атомная энергетика